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霍爾元件為什么是用半導(dǎo)體而不是用金屬材料制作

霍爾效應(yīng)是一種磁敏效應(yīng)，一般在半導(dǎo)體薄片的長度X方向上施加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場，則在寬度Y方向上會產(chǎn)生電動勢UH，這種現(xiàn)象即稱為霍爾效應(yīng)。UH稱為霍爾電勢，其大小可表示為： UH=RH/d*IC*B (1) 式中，RH稱為霍爾系數(shù)，由導(dǎo)體材料的性質(zhì)決定;d為導(dǎo)體材料的厚度，IC為電流強(qiáng)度，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度。設(shè)RH/d=K,則式(1)可寫為： UH=K*IC*B (2) 可見，霍爾電壓與控制電流及磁感應(yīng)強(qiáng)度的乘積成正比，K稱霍爾系數(shù)值越大，靈敏度就越高;元件厚度越小，輸出電壓也越大。霍爾系數(shù):K=1/(n*q)式中,n為載流子密度,一般金屬中載流子密度很大,所以金屬材料的霍爾系數(shù)系數(shù)很小,霍爾效應(yīng)不明顯; 而半導(dǎo)體中的載流子的密度比金屬要小得多,所以半導(dǎo)體的霍爾系數(shù)系數(shù)比金屬大得多,能產(chǎn)生較大的霍爾效應(yīng)，故霍爾元件不用金屬材料而是用半導(dǎo)體。
霍爾元件可用多種半導(dǎo)體材料制作，如Ge、Si、InSb、GaAs、InAs、InAsP以及多層半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)量子阱材料等等。霍爾元件是一種基于霍爾效應(yīng)的磁傳感器。用它們可以檢測磁場及其變化，可在各種與磁場有關(guān)的場合中使用。霍爾元件具有許多優(yōu)點(diǎn)，它們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高(可達(dá)1MHZ)，耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。
線性霍爾器件的精度高、線性度好;霍爾開關(guān)器件無觸點(diǎn)、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、無回跳、位置重復(fù)精度高(可達(dá)μm 級)。采用了各種補(bǔ)償和保護(hù)措施的霍爾器件的工作溫度范圍寬。所謂霍爾效應(yīng)，是指磁場作用于載流金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體中的載流子時，產(chǎn)生橫向電位差的物理現(xiàn)象。金屬的霍爾效應(yīng)是1879年被美國物理學(xué)家霍爾發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)電流通過金屬箔片時，若在垂直于電流的方向施加磁場，則金屬箔片兩側(cè)面會出現(xiàn)橫向電位差。半導(dǎo)體中的霍爾效應(yīng)比金屬箔片中更為明顯，而鐵磁金屬在居里溫度以下將呈現(xiàn)極強(qiáng)的霍爾效應(yīng)。利用霍爾效應(yīng)可以設(shè)計制成多種傳感器。

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